JP6135317B2 - 車両の操舵角推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の操舵角推定装置に関し、詳しくは、車両の操舵角を車輪の回転速度から推定する操舵角推定装置に関する。

主駆動輪に対し副駆動輪の駆動力を制御する四輪駆動方式の車両においては、前後輪回転速度差（ΔＮ）に応じて主駆動輪に対する副駆動輪の駆動力配分量の決定（フィードバック制御）が行われている場合が多い。
四輪駆動性能を向上させるためには、エンジントルクに応じた駆動力配分量の決定（フィードフォワード制御）を追加して行う必要があるが、フィードフォワード制御を採用するためには操舵角を検出する必要がある。これは、操舵角が大きいときには駆動力配分量を減少させ、タイトコーナーブレーキングの発生を抑制することにより、タイトコーナーブレーキングに伴う旋回性能の低下や騒音、振動の発生及び駆動系への過負荷を防止するためである。

しかしながら、操舵角を検出する舵角センサは、主に舵角センサの情報が不可欠である車両走行安定補助システムの為に設置される装置であり、舵角センサを必須としない四輪駆動方式の為に設置することはコストの観点から困難である。
そのため、車両走行安定補助システムを備えていない舵角センサの無い車両においてはフィードフォワード制御を採用することができなかった。

ところで、特許文献１には、後輪左右車輪速の差から操舵角を推定する操舵角推定制御と、イグニッションオン時の操舵角と現在の操舵角との差を検出可能なレゾルバ信号を利用し、操舵角推定制御により得られた操舵角とレゾルバ信号による回転角との差に基づいてレゾルバ信号による回転角の補正量を算出するレゾルバ信号中点学習制御と、を備えることにより操舵角を得ることが記載されている。
この方法により、舵角センサがない車両でもフィードフォワード制御を採用することが可能となり、フィードバック制御のみを採用した四輪駆動方式に対して四輪駆動性能を向上させることが可能となった。

特開２０１３−２８２４４号公報

特許文献１の操舵角推定制御は、後輪左右車輪の回転速度の差から操舵角を推定する制御方法である。このため、タイヤ空気圧低下、磨耗、異種タイヤの組み付けなどの理由により後輪左右のタイヤ径に差がある場合、このタイヤ径差により左右の車輪の回転速度に差が発生し、操舵角の推定値に誤差が発生するという課題があった。
そこで、本発明は、前後左右のいずれか１輪に他の３輪に対して異径のタイヤが取り付けられた場合でも、異径輪の回転速度を補正して、誤差のない操舵角の推定値を算出できる車両の操舵角推定装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、前側左車輪の回転速度を検出する前側左車輪速検出部と、前側右車輪の回転速度を検出する前側右車輪速検出部と、後側左車輪の回転速度を検出する後側左車輪速検出部と、後側右車輪の回転速度を検出する後側右車輪速検出部と、を備える車両に搭載され、前側または後側の左右の車輪の回転速度に基づいて操舵角を推定する推定操舵角計算部を備える操舵角推定装置であって、前記前後左右の各車輪の回転速度に基づいて異径率を算出して異径な車輪を判定する異径率算出部と、前記異径率算出部が算出した異径率に基づいて前記異径な車輪の回転速度を補正する車輪速補正部と、を備え、前記異径率算出部は、予め設定された時間間隔で前記異径率の算出を行い、前記前後左右の各車輪が異径であると判定した回数をカウントし、前記カウントの値が予め設定された値以上となり、前記異径率の離散度合いが予め設定された値より小さい場合、前記車輪速補正部により前記異径率の平均値を用いて異径な車輪の回転速度を補正することを特徴とするものである。

このように、上記の第１の態様によれば、推定操舵角の誤差を抑えることができ、四輪駆動性能を向上させることができる。
また、異径な車輪の判定精度を上げることができるとともに、補正の信頼性を向上させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る操舵角推定装置を示す図であり、その概念ブロック図である。 図２は、その処理手順を実行する際の情報のやり取りを説明するシステム入出力図である。 図３は、その処理手順中の旋回判定処理の手順を説明するフローチャートである。 図４は、その処理手順中の異径率算出処理の手順を説明するフローチャートである。 図５は、その処理手順中の異径率算出処理の判定実施条件で参照する値を示すグラフである。 図６は、その処理手順中の異径輪の車輪速補正処理の手順を説明するフローチャートである。 図７は、その処理手順中の推定操舵角更新判定処理の手順を説明するフローチャートである。 図８は、本発明の第２実施形態に係る操舵角推定装置を示す図であり、その処理手順中の異径率算出処理の手順を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図７は本発明の第１実施形態に係る操舵角推定装置を示す図である。

（第１実施形態）
図１において、車両１は四輪駆動方式の車両であり、前部にエンジン２とトランスミッション３とを横置き状態に搭載し、フロントディファレンシャル４（図中ではトランスファ９の下部に位置する）に主駆動軸である前側左車軸５及び前側右車軸６の内端を連結し、前側左車軸５及び前側右車軸６の外端にそれぞれ主駆動輪である前側左車輪７及び前側右車輪８を取り付けている。
また、車両１は、トランスミッション３にトランスファ９を連結し、トランスファ９にプロペラシャフト１０の前端を連結している。

プロペラシャフト１０は、後端をトルク配分用クラッチ１１を介してリアディファレンシャル１２に連結している。
リアディファレンシャル１２には、副駆動軸である後側左車軸１３及び後側右車軸１４の内端を連結し、後側左車軸１３及び後側右車軸１４の外端にそれぞれ副駆動輪である後側左車輪１５及び後側右車輪１６を取り付けている。

エンジン２の発生する駆動トルクは、トランスミッション３、フロントディファレンシャル４を介して前側左車軸５及び前側右車軸６に伝達され、前側左車輪７及び前側右車輪８を主駆動輪として駆動する。
そのエンジン２の発生する駆動トルクは、トランスファ９で取り出され、プロペラシャフト１０により駆動力配分手段であるトルク配分用クラッチ１１に伝達される。

トルク配分用クラッチ１１は、エンジン２からの駆動力を車両１の走行状態に応じて、前側左車輪７及び前側右車輪８と後側左車輪１５及び後側右車輪１６へと配分する。
トルク配分用クラッチ１１により後側左車輪１５及び後側右車輪１６へと配分された駆動力は、リアディファレンシャル１２を介して後側左車軸１３及び後側右車軸１４に伝達され、後側左車輪１５及び後側右車輪１６を副駆動輪として駆動する。

また、車両１には、車両用制御装置１７と、エンジン制御装置２５と、トランスミッション制御装置２６と、アンチロックブレーキ制御装置２７と、電動パワーステアリング制御装置２８と、コンビネーションメータ２９と、が搭載され、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信することにより協働して効率よく安定して走行することを実現するようになっている。
車両用制御装置１７には、駆動選択スイッチ２４が直接に接続されている。

エンジン制御装置２５は、エンジン２の駆動を制御して効率よく走行することを実現する。また、エンジン制御装置２５は、アクセルペダル３２に設けたアクセル開度センサ３３によるアクセル開度情報、ブレーキペダル３４に設けたストップランプスイッチ３５によるストップランプスイッチ情報、エンジン２のエンジン回転速度情報を受信し、車両用制御装置１７に出力するようになっている。

トランスミッション制御装置２６は、車速やアクセル開度、不図示のシフトレバーによって選択される走行レンジなどに応じてトランスミッション３を制御して変速比を自動的に切り換える。このトランスミッション制御装置２６は、シフトレバーの選択位置に応じたシフトポジション情報を車両用制御装置１７に出力するようになっている。
アンチロックブレーキ制御装置２７は、車輪７、８、１５、１６がロック傾向になったとき、あるいは車輪７、８、１５、１６がスリップしたときに制動力を減少させる制御を行うようになっている。

このアンチロックブレーキ制御装置２７は、前側左車輪速検出センサ３６が検出した前側左車輪７の回転速度を示す前側左車輪速情報と、前側右車輪速検出センサ３７が検出した前側右車輪８の回転速度を示す前側右車輪速情報と、後側左車輪速検出センサ３８が検出した後側左車輪１５の回転速度を示す後側左車輪速情報と、後側右車輪速検出センサ３９が検出した後側右車輪１６の回転速度を示す後側右車輪速情報と、を受信し、車両用制御装置１７に出力するようになっている。すなわち、前側左車輪速検出センサ３６が前側左車輪速検出部、前側右車輪速検出センサ３７が前側右車輪速検出部、後側左車輪速検出センサ３８が後側左車輪速検出部、後側右車輪速検出センサ３９が後側右車輪速検出部を構成する。

また、アンチロックブレーキ制御装置２７は、アンチロックブレーキ制御を実行しているか否かを示すアンチロックブレーキ制御実行中情報を車両用制御装置１７に出力するようにもなっている。
電動パワーステアリング制御装置２８は、車両１の操舵力をモータによって軽減するようになっている。この電動パワーステアリング制御装置２８は、運転者によるステアリングホイール４０の操舵をアシストするモータ４１の回転角を検出するレゾルバ４２からの回転角情報を受信し、車両用制御装置１７に出力するようになっている。

駆動選択スイッチ２４は、四輪駆動スイッチ３０と、ロックスイッチ３１と、を備え（図２参照）、四輪駆動スイッチ３０の操作による四輪駆動情報及びロックスイッチ３１の操作によるロック情報を車両用制御装置１７に出力するようになっている。
そして、車両用制御装置１７は、予め格納されている制御プログラムを実行して設定パラメータや各種センサの検出情報に基づいて、車両１の各部を制御して安定した走行を実現させるようになっている。

また、車両用制御装置１７は、図２に示すように、駆動力配分制御部１８、駆動系保護制御部１９、車両運転協調制御部２０、ＣＡＮ通信機能部２１、フェイルセーフ制御部２２、セルフダイアグノーシス機能部２３、推定操舵角計算部４３、異径率算出部４４、旋回判定部４５、車輪速補正部４６、としても機能するようになっている。すなわち、車両用制御装置１７が操舵角推定装置として機能する。

この車両用制御装置１７は、入力される各種情報に基づいて、駆動力配分制御部１８により決定された駆動力配分量となるようトルク配分用クラッチ１１の締結力を制御し、前側左車輪７及び前側右車輪８と後側左車輪１５及び後側右車輪１６へエンジン２の駆動力を走行状態に応じて配分する。
また、車両用制御装置１７は、車両運動協調制御部２０により操舵をアシストするモータ４１の駆動力・ブレーキやエンジン出力・トルク配分用クラッチ１１の締結力を協調制御し、車両１の走行を安定させる。

さらに、車両用制御装置１７は、ＣＡＮ通信機能部２１によってエンジン制御装置２５に駆動モード情報を出力し、コンビネーションメータ２９に四輪駆動表示灯・ロック表示警告灯の点火要求情報を出力し、駆動系保護制御部１９とフェイルセーフ制御部２２とセルフダイアグノーシス機能部２３としての処理を行う。
旋回判定部４５としては、各車輪速検出センサ３６〜３９が検出した各車輪７、８、１５、１６の回転速度に基づいて車両１が旋回中か否かを判定するようになっている。

異径率算出部４４としては、各車輪速検出センサ３６〜３９が検出した各車輪７、８、１５、１６の回転速度に基づいて後側左右車輪１５、１６の異径率を算出し、後側左右車輪１５、１６のどちらが異径かを判定するようになっている。
車輪速補正部４６としては、異径率算出部４４が異径と判定した車輪の回転速度を、異径率算出部４４が算出した異径率に基づいて補正するようになっている。
推定操舵角計算部４３としては、車輪速補正部４６が補正した回転速度に基づいて推定操舵角を算出するようになっている。

旋回判定部４５は、図３のフローチャートに示す処理を予め設定された一定の時間間隔（例えば1ms）で実行し、実行時の判定結果により記憶しているカウンタ値を更新し、カウンタ値の状態により旋回中か否かを判定するようになっている。
詳細には、まず、旋回判定部４５は、以下の式（１）が成立しているか否かにより右旋回状態か否かを判定する（ステップＳ１１）。
前側左車輪回転速度＞後側左車輪回転速度＞前側右車輪回転速度＞後側右車輪回転速度…（１）
式（１）が成立している場合、旋回判定部４５は、旋回判定右フラグに「１」を設定し（ステップＳ１２）、成立していない場合は、旋回判定右フラグに「０」を設定する（ステップＳ１３）。

次いで、旋回判定部４５は、以下の式（２）が成立しているか否かにより左旋回状態か否かを判定する（ステップＳ１４）。
前側左車輪回転速度＜後側左車輪回転速度＜前側右車輪回転速度＜後側右車輪回転速度…（２）
式（２）が成立している場合、旋回判定部４５は、旋回判定左フラグに「１」を設定し（ステップＳ１５）、成立していない場合は、旋回判定左フラグに「０」を設定する（ステップＳ１６）。

次いで、旋回判定部４５は、後側左車輪速検出センサ３８により検出された後側左車輪速から車速を仮に算出し、後側右車輪速検出センサ３９により検出された後側右車輪速から車速を仮に算出し、後側左車輪速から算出した車速と、後側右車輪速から算出した車速と、の平均値を車速として算出する（ステップＳ１７）。
次いで、旋回判定部４５は、算出した車速が、所定車速以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。

車速が所定車速以上であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定右フラグが「１」であるか否かを判定し（ステップＳ１９）、「１」であると判定した場合、旋回判定右Ｈカウンタの値を「１」加算する（ステップＳ２０）。
ステップＳ１９において、旋回判定右フラグが「０」であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定右Ｈカウンタの値を「１」減算する（ステップＳ２１）。
次いで、旋回判定部４５は、旋回判定右Ｈカウンタの値が第１カウント数以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

旋回判定右Ｈカウンタの値が第１カウント数以上であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定右Ｈフラグに「１」を設定する（ステップＳ２３）。
ステップＳ２２において、旋回判定右Ｈカウンタの値が第１カウント数未満であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定右Ｈフラグに「０」を設定する（ステップＳ２４）。
次いで、旋回判定部４５は、旋回判定左フラグが「１」であるか否かを判定し（ステップＳ２５）、「１」であると判定した場合、旋回判定左Ｈカウンタの値を「１」加算する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２５において、旋回判定左フラグが「０」であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定左Ｈカウンタの値を「１」減算する（ステップＳ２７）。
次いで、旋回判定部４５は、旋回判定左Ｈカウンタの値が第１カウント数以上であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。
旋回判定左Ｈカウンタの値が第１カウント数以上であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定左Ｈフラグに「１」を設定する（ステップＳ２９）。

ステップＳ２８において、旋回判定左Ｈカウンタの値が第１カウント数未満であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定左Ｈフラグに「０」を設定する（ステップＳ３０）。
このステップＳ１９からステップＳ３０の処理により車速が所定車速以上の場合の右旋回または左旋回の検出を行っている。ステップＳ１１、ステップＳ１４での右旋回または左旋回の判定の差が第１カウント数以上となると旋回していると判断しフラグを「１」にしている。

なお、上記の所定車速や判定回数の差の第１カウント数の値は、適宜変更可能である。車速が比較的速い場合に旋回と判定するのに十分な車速と回数であればよい。
ステップＳ１８において、車速が所定車速未満であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定右フラグが「１」であるか否かを判定し（ステップＳ３１）、「１」であると判定した場合、旋回判定右Ｌカウンタの値を「１」加算する（ステップＳ３２）。

ステップＳ３１において、旋回判定右フラグが「０」であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定右Ｌカウンタの値を「１」減算する（ステップＳ３３）。
次いで、旋回判定部４５は、旋回判定右Ｌカウンタの値が第２カウント数以上であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。
旋回判定右Ｌカウンタの値が第２カウント数以上であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定右Ｌフラグに「１」を設定する（ステップＳ３５）。

ステップＳ３４において、旋回判定右Ｌカウンタの値が第２カウント数未満であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定右Ｌフラグに「０」を設定する（ステップＳ３６）。
次いで、旋回判定部４５は、旋回判定左フラグが「１」であるか否かを判定し（ステップＳ３７）、「１」であると判定した場合、旋回判定左Ｌカウンタの値を「１」加算する（ステップＳ３８）。

ステップＳ３７において、旋回判定左フラグが「０」であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定左Ｌカウンタの値を「１」減算する（ステップＳ３９）。
次いで、旋回判定部４５は、旋回判定左Ｌカウンタの値が第２カウント数以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。
旋回判定左Ｌカウンタの値が第２カウント数以上であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定左Ｌフラグに「１」を設定する（ステップＳ４１）。

ステップＳ４０において、旋回判定左Ｌカウンタの値が第２カウント数未満であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定左Ｌフラグに「０」を設定する（ステップＳ４２）。
このステップＳ３１からステップＳ４２の処理により車速が所定車速未満の場合の右旋回または左旋回の検出を行っている。ステップＳ１１、ステップＳ１４での右旋回または左旋回の判定の差が第２カウント数以上となると旋回していると判断しフラグを「１」にしている。なお、判定回数の差の第２カウント数の値は、適宜変更可能である。車速が比較的遅い場合に旋回と判定するのに十分な回数であればよい。

次いで、旋回判定部４５は、旋回判定右Ｈフラグ、旋回判定左Ｈフラグ、旋回判定右Ｌフラグ、旋回判定左Ｌフラグのいずれかが「１」であるか否かにより旋回中か否かを判定する（ステップＳ４３）。
いずれかが「１」であると判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定フラグに「１」を設定する（ステップＳ４４）。

ステップＳ４３において、いずれも「１」でないと判定した場合、旋回判定部４５は、旋回判定フラグに「０」を設定する（ステップＳ４５）。
以上のような処理により、旋回判定部４５は、旋回中と判定した場合には旋回判定フラグに「１」を設定し、旋回中でないと判定した場合には旋回判定フラグに「０」を設定する。この旋回判定フラグは、並行して実行される異径率算出部４４の異径率算出処理で参照される。

異径率算出部４４は、図４のフローチャートに示す処理を予め設定された一定の時間間隔（例えば1ms）で実行し、異径の判定と異径な車輪の回転速度の補正を行うようになっている。なお、各実行時にその時の瞬時値や積算値、平均値、異径比率などを記憶しておき次回実行時に前回実行時の値として利用するようになっている。
具体的には、まず、異径輪の判定を実施するか否かの条件の判定を行う（ステップＳ５１）。

ここでは、以下の（ア）〜（オ）の条件を全て満たす場合、異径輪の判定を実施する。
（ア）後輪左右回転平均値＞所定回転平均値
異径率算出部４４は、後輪左右回転平均値として、後側左車輪速検出センサ３８により検出された後側左車輪速と、後側右車輪速検出センサ３９により検出された後側右車輪速と、を加算して２で割った値を算出して判定する。

（イ）低速走行用のギアポジションではないこと
異径率算出部４４は、トランスミッション制御装置２６が検出したシフトポジション情報から判定する。低速走行用のギアポジションではないとは、例えば、１速や２速といった低速走行用のギアが選択されていないことである。これは、低速走行用のギアポジションの選択時に、駆動トルクが大きいときに前輪が早く回る状況での判定を除外するためである。
上記のシフトポジション判定は、エンジン回転速度および車速といった車両情報からシフトポジションを判定する方法であってもよい。
（ウ）アクセル開度＜所定アクセル開度
異径率算出部４４は、アクセル開度センサ３３によるアクセル開度情報から判定する。

（エ）旋回判定部４５が判定した旋回判定フラグが「０」
異径率算出部４４は、旋回判定部４５が判定して設定した旋回判定フラグを判定する。
（オ）前輪左右回転差比率＜前輪左右回転差比率許容値（図５のグラフのように後輪車速に応じた値）
異径率算出部４４は、前輪左右回転差比率として、前側左車輪速検出センサ３６が検出した前側左車輪速と、前側右車輪速検出センサ３７が検出した前側右車輪速と、により（３）の式を使って前輪左右回転差比率を算出して判定する。
前輪左右回転差比率＝ＡＢＳ（１−前側右車輪速／前側左車輪速）…（３）
ＡＢＳ（ｘ）は、ｘの絶対値を表す。

前輪左右回転差比率許容値は、後側左車輪速検出センサ３８が検出した後側左車輪速と、後側右車輪速検出センサ３９が検出した後側右車輪速と、から算出した左右の後輪車速の平均値により図５のグラフから値を求める。
上記（ア）〜（オ）のいずれかを満たさないと判定した場合、異径輪の判定は実施せず今回の処理を終了する。

ステップＳ５１において、（ア）〜（オ）の全ての条件を満たすと判定した場合、異径率算出部４４は、後側左車輪１５と後側右車輪１６のどちらが異径か異径輪の判定を行う（ステップＳ５２）。
ここでは、前側左車輪速検出センサ３６が検出した前側左車輪速と、前側右車輪速検出センサ３７が検出した前側右車輪速と、を加算して２で割った値を前輪左右回転平均値として算出する。

この後、前輪左右回転平均値と、後側左車輪速検出センサ３８により検出された後側左車輪速と、後側右車輪速検出センサ３９により検出された後側右車輪速と、により下記の（４）、（５）の式を使ってそれぞれ後輪左異径率と後輪右異径率とを算出する。
後輪左異径率＝ＡＢＳ（１−後側左車輪速／前輪左右回転平均値）…（４）
後輪右異径率＝ＡＢＳ（１−後側右車輪速／前輪左右回転平均値）…（５）
ＡＢＳ（ｘ）は、ｘの絶対値を表す。

算出した異径率を比較し、異径率が大きい方の車輪が異径であると判定する。
ステップＳ５２において、後側左車輪１５が異径であると判定した場合、異径率算出部４４は、後側右車輪１６に対する異径率の平均値である異径率平均値を算出し、今回の異径率と異径率平均値との差分（絶対値）の平均値である異径率差分平均値を算出し、異径率平均値から補正量として異径比率を求め、異径率差分平均値により異径率の離散度合いを判定する。

具体的には、異径率算出部４４は、後側左車輪１５が異径と判定した回数を積算する左後輪異径判定回数積算値を「１」カウントアップする（ステップＳ５３）。
次いで、異径率算出部４４は、後側左車輪速検出センサ３８が検出した後側左車輪速を、後側右車輪速検出センサ３９が検出した後側右車輪速で割った値を左後輪異径率瞬時値として算出し（ステップＳ５４）、左後輪異径率瞬時値を積算する左後輪異径率瞬時値積算値に今回の左後輪異径率瞬時値を加算する（ステップＳ５５）。

次いで、異径率算出部４４は、ステップＳ５５で算出した左後輪異径率瞬時値積算値を、ステップＳ５３で算出した左後輪異径判定回数積算値で割った値を左後輪異径率平均値とし、前回までの値を更新する（ステップＳ５６）。
次いで、異径率算出部４４は、ステップＳ５６で算出した左後輪異径率平均値からステップＳ５４で算出した今回の左後輪異径率瞬時値を引いた値の絶対値を左後輪異径率差分瞬時値として算出し（ステップＳ５７）、左後輪異径率差分瞬時値を積算する左後輪異径率差分瞬時値積算値に今回の左後輪異径率差分瞬時値を加算する（ステップＳ５８）。

次いで、異径率算出部４４は、ステップＳ５８で算出した左後輪異径率差分瞬時値積算値を、ステップＳ５３で算出した左後輪異径判定回数積算値で割った値を左後輪異径率差分平均値とし、前回までの値を更新する（ステップＳ５９）。
次いで、異径率算出部４４は、１からステップＳ５６で算出した左後輪異径率平均値を引いた値の絶対値を左後輪異径比率として算出する（ステップＳ６０）。

また、ステップＳ５２において、後側右車輪１６が異径であると判定した場合、異径率算出部４４は、ステップＳ５３からステップＳ６０と同様の処理を後側右車輪１６について実行して、異径比率と異径率差分平均値を算出する。
すなわち、異径率算出部４４は、後側右車輪１６が異径と判定した回数を積算する右後輪異径判定回数積算値を「１」カウントアップし（ステップＳ６１）、後側右車輪速を後側左車輪速で割って右後輪異径率瞬時値を算出し（ステップＳ６２）、右後輪異径率瞬時値積算値に今回の値を加算し（ステップＳ６３）、右後輪異径率瞬時値積算値を右後輪異径判定回数積算値で割った値を右後輪異径率平均値として前回までの値を更新する（ステップＳ６４）。

次いで、異径率算出部４４は、右後輪異径率平均値から今回の右後輪異径率瞬時値を引いた値の絶対値を右後輪異径率差分瞬時値として算出し（ステップＳ６５）、右後輪異径率差分瞬時値積算値に今回の右後輪異径率差分瞬時値を加算し（ステップＳ６６）、右後輪異径率差分瞬時値積算値を右後輪異径判定回数積算値で割った値を右後輪異径率差分平均値として前回までの値を更新し（ステップＳ６７）、１から右後輪異径率平均値を引いた値の絶対値を右後輪異径比率として算出する（ステップＳ６８）。

そしてこの後に、異径率算出部４４は、左後輪または右後輪の異径判定回数積算値（積算回数）が第１積算回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ６９）。なお、第１積算回数の値は適宜変更可能である。異径であると判定するのに十分な回数であればよい。
左後輪および右後輪のどちらの積算回数も第１積算回数に満たないと判定した場合、異径率算出部４４は、左後輪および右後輪のどちらも異径ではないとし、今回の処理を終了する。

ステップＳ６９において、左後輪または右後輪の積算回数が第１積算回数以上と判定した場合、積算回数が第１積算回数以上となっている車輪を異径であるとし、異径率算出部４４は、これ以降の処理を積算回数が第１積算回数以上となっている車輪について実行する。
異径率算出部４４は、異径率の離散度合いを示す異径率差分平均値を参照し、異径率差分平均値が第１異径率差分平均値より小さい場合は補正を行い、異径率差分平均値が第２異径率差分平均値（第２異径率差分平均値＞第１異径率差分平均値）より大きい場合は補正を行わず記憶している値をリセットする。異径率差分平均値が第１異径率差分平均値以上第２異径率差分平均値以下の場合は補正を行うには異径率の離散度合いが若干大きいので積算回数を第２積算回数（第２積算回数＞第１積算回数）まで延ばして離散度合いが収束するかを判断する。

すなわち、異径率算出部４４は、異径とした車輪の異径率差分平均値が第１異径率差分平均値より小さいか否かにより異径率の離散度合いが補正を実施してよい程度かを判定する（ステップＳ７０）。なお、第１異径率差分平均値の値は適宜変更可能である。補正を実施するのに十分な離散度合いの小ささであればよい。
異径率差分平均値が第１異径率差分平均値より小さいと判定した場合、異径率算出部４４は、車輪速補正部４６に補正対象の車輪の識別情報やその車輪の異径比率などの情報を入力して異径とした車輪の回転速度を補正し（ステップＳ７１）、記憶している積算値や平均値の値を全てゼロにリセットし（ステップＳ７４）、今回の処理を終了する。なお、車輪速補正部４６による補正処理の詳細については後述する。

ステップＳ７０において、異径率差分平均値が第１異径率差分平均値以上と判定した場合、異径率算出部４４は、異径とした車輪の異径率差分平均値が第２異径率差分平均値より大きいか否かにより異径率の離散度合いが補正できない程度かを判定する（ステップＳ７２）。なお、第２異径率差分平均値の値は適宜変更可能である。補正を実施するのには不十分な離散度合いの大きさで、経過を見るとするのに適切な値であればよい。
異径率差分平均値が第２異径率差分平均値より大きいと判定した場合、異径率算出部４４は、記憶している積算値や平均値の値を全てゼロにリセットし（ステップＳ７４）、今回の処理を終了する。

ステップＳ７２において、異径率差分平均値が第２異径率差分平均値以下と判定した場合、異径率算出部４４は、異径とした車輪の異径の判定回数の積算値が第２積算回数以上か否かを判定する（ステップＳ７３）。なお、第２積算回数の値は適宜変更可能である。異径率の離散度合いの経過を見るのに十分な回数であればよい。
積算回数が第２積算回数以上であると判定した場合、記憶している積算値や平均値の値を全てゼロにリセットし（ステップＳ７４）、今回の処理を終了する。

ステップＳ７３において、積算回数が第２積算回数に満たないと判定した場合、離散度合いの経過を見るため、記憶している値のリセットは行わず今回の処理は終了する。
ところで、車輪速補正部４６は、異径率算出部４４から入力される補正対象の車輪の識別情報やその車輪の異径比率などの情報に基づいて補正対象の車輪の車輪速を補正する。
なお、各実行時にその時の補正量を記憶しておき次回実行時に前回実行時の値として利用するようになっており、補正量は各車輪毎に記憶するようになっている。また、前回補正量の初期値は「１」であり、前回補正量が「１」であれば初回補正時であり、前回補正量リセット時には「１」を設定するようになっている。

車輪速補正部４６は、他の車輪に対する異径比率を参照し、異径比率が第１異径比率以上であれば補正を実行し、異径比率が第２異径比率（第２異径比率＜第１異径比率）より小さければ補正の必要は無いと判断する。異径比率が第１異径比率より小さく第２異径比率以上の場合、現時点での補正は必要ないと判断して異径輪補正処理は行わないが、次回以降の補正に備え算出した異径率平均値を前回補正量として記憶しておく。

具体的には、図６のフローチャートに示すように、補正対象の車輪の異径比率が第１異径比率以上か否か判定する（ステップＳ８１）。なお、第１異径比率の値は適宜変更可能である。補正の必要があると判断できる値であればよい。
異径比率が第１異径比率以上と判定した場合、車輪速補正部４６は、記憶している前回の補正対象の車輪の補正量を参照し、前回補正量が１であれば初回補正時として今回の異径率平均値を補正量とする。

前回補正量が１以外であれば２回目以降の補正時として、例えば以下の式（６）により補正量を算出する。
補正量＝0.8×異径率平均値＋(1−0.8)×前回補正量…（６）
これは、２回目以降の補正時には、前回の補正量を加味しての補正が行われる。なお、0.8の値は適宜変更可能である。今回の異径率平均値と前回の補正量との配分が適切になるような値であればよい。

車輪速補正部４６は、異径と判定された車輪の車輪速を算出した補正量で除算して車輪速を補正する（ステップＳ８２）。
例えば、後側左車輪１５が異径であると判定された場合、以下の式（７）により車輪速を補正する。
後側左車輪速／補正量＝補正後後側左車輪速…（７）
ステップＳ８２において、補正を行わない側の車輪の補正量は１とする。
ステップＳ８１において、異径比率が第１異径比率に満たないと判定した場合、車輪速補正部４６は、異径比率が第２異径比率以上か否かを判定する（ステップＳ８３）。なお、第２異径比率の値は適宜変更可能である。今後補正が必要になりそうかどうかの境界値であればよい。

異径比率が第２異径比率以上と判定した場合、車輪速補正部４６は、異径と判定された車輪の車輪速の補正は行わないが、補正対象の車輪の前回補正量を今回の異径率平均値で更新する（ステップＳ８４）。
ステップＳ８３において、異径比率が第２異径比率に満たないと判定した場合、車輪速補正部４６は、補正の必要は無く、今後も補正の可能性は低いと判断し、異径と判定された車輪の車輪速の補正は行わないとともに、補正対象の車輪の前回補正値に１を設定して補正量のリセットを行う（ステップＳ８５）。

また、推定操舵角計算部４３は、予め設定された時間間隔で推定操舵角を算出し、保存している前回以前の推定操舵角を今回の推定操舵角で更新するかを判定し、その結果により保存している推定操舵角を更新するようになっている。
なお、後側左車輪速検出センサ３８により検出された後側左車輪速と、後側右車輪速検出センサ３９により検出された後側右車輪速には、異径率算出部４４で異径と判定されていれば異径輪補正部４６で補正された回転速度が設定されている。
具体的には、推定操舵角計算部４３は、前側左車輪速検出センサ３６により検出された前側左車輪速と、前側右車輪速検出センサ３７により検出された前側右車輪速とから、前側左右輪回転差を算出する。

また、推定操舵角計算部４３は、後側左車輪速検出センサ３８により検出された後側左車輪速と、後側右車輪速検出センサ３９により検出された後側右車輪速とから、後側左右輪回転差を算出する。
また、後側左車輪速から車速を仮に算出し、後側右車輪速からも車速を仮に算出し、後側左車輪速から算出した車速と、後側右車輪速から算出した車速と、の平均値を車速とする。

そして、推定操舵角計算部４３は、算出した後側左右輪回転差と、車速と、から以下の式（８）により推定操舵角を算出する。
推定操舵角＝後側左右輪回転差／（変換係数×車速）…（８）
ここで、式中の「変換係数」は、車両１によって決まる定数である。
次に、推定操舵角計算部４３は、図７のフローチャートに示すように、まず、車速が予め設定された閾値を越えているか否かにより極低速判定を行う（ステップＳ９１）。

次いで、推定操舵角計算部４３は、今回算出した推定操舵角と、保存している前回以前の値と、の変化率が予め設定された閾値未満か否かにより推定操舵角信頼性判定を行う（ステップＳ９２）。
次いで、推定操舵角計算部４３は、前側左右輪回転差と後側左右輪回転差の差分が予め設定された閾値未満か否かによりグリップ限界判定を行う（ステップＳ９３）。閾値以上であればグリップ限界以上であり、閾値未満であればグリップ限界内であると判定する。

この後に、推定操舵角計算部４３は、極低速判定と、推定操舵角信頼性判定と、グリップ限界判定と、の全ての条件が成立したか否かにより推定操舵角更新条件の判定を行う（ステップＳ９４）。
全ての条件が成立している場合（車速が閾値を超えており、且つ変化率が閾値未満であり、且つ前側左右輪回転差と後側左右輪回転差の差分が閾値未満である場合）、推定操舵角計算部４３は、推定操舵角を更新し（ステップＳ９５）、いずれかの条件が成立していなかった場合（車速が閾値以下か、または変化率が閾値以上か、または前側左右輪回転差と後側左右輪回転差の差分が閾値以上である場合）、推定操舵角を更新せずに前回の値を保持する（ステップＳ９６）。

したがって、各車輪の回転速度から後輪左右の車輪の異径率を算出し、その異径率に基づいて異径な車輪を判定し、算出した異径率に基づいて異径な車輪の回転速度を補正しているので、補正された回転速度で操舵角の推定を行うことができ、推定操舵角の誤差を抑えることができる。

また、異径であると判定された回数が第１積算回数以上となったところで、異径率の離散度合いが小さい場合のみ回転速度の補正を行っているので、確実に異径な車輪を判定することができるとともに、補正の信頼性を向上させることができる。
なお、本実施形態においては、後輪の左右輪回転差により操舵角を推定したが、前輪の左右輪回転差により、同様に操舵角を推定することもできる。

（第２実施形態）
次に、図８は本発明の第２実施形態に係る操舵角推定装置を示す図である。ここで、本実施形態は上述実施形態と略同様に構成されているので、図面を流用して同様な構成には同一の符号を付して特徴部分を説明する。
図１における異径率算出部４４は、各車輪速検出センサ３６〜３９が検出した各車輪７、８、１５、１６の回転速度に基づいて前側左右車輪７、８の異径率を算出し、前側左右車輪７、８のどちらが異径かを判定するようになっている。

具体的には、図８のフローチャートに示す処理を予め設定された一定の時間間隔（例えば1ms）で実行して、異径の判定と異径な車輪の回転速度の補正を行うようになっている。なお、各実行時にその時の瞬時値や積算値、平均値、異径比率などを記憶しておき次回実行時に前回実行時の値として利用するようになっている。
まず、異径率算出部４４は、上述の実施形態と同様に、異径輪の判定を実施するか否かの（ア）〜（オ）の条件の全てを満たしているか否かの判定を行う（ステップＳ５１）。

（ア）〜（オ）のいずれかを満たさないと判定した場合、異径輪の判定は実施せず今回の処理を終了する。
（ア）〜（オ）の全てを満たすと判定した場合、異径率算出部４４は、前側左車輪７と前側右車輪８のどちらが異径か異径輪の判定を行う（ステップＳ１０１）。
ここでは、後側左車輪速検出センサ３８が検出した後側左車輪速と後側右車輪速検出センサ３９が検出した後側右車輪速と、を加算して２で割った値を後輪左右回転平均値として算出する。

この後、後輪左右回転平均値と、前側左車輪速検出センサ３６により検出された前側左車輪速と、前側右車輪速検出センサ３７により検出された前側右車輪速と、により下記の（９）、（１０）の式を使ってそれぞれ前輪左異径率と前輪右異径率とを算出する。
前輪左異径率＝ＡＢＳ（１−前側左車輪速／後輪左右回転平均値）…（９）
前輪右異径率＝ＡＢＳ（１−前側右車輪速／後輪左右回転平均値）…（１０）
ＡＢＳ（ｘ）は、ｘの絶対値を表す。

算出した異径率を比較し、異径率が大きい方の車輪が異径であると判定する。

ステップＳ１０１において、前側左車輪７が異径であると判定した場合、異径率算出部４４は、前側右車輪８に対する異径率の平均値である異径率平均値を算出し、今回の異径率と異径率平均値との差分（絶対値）の平均値である異径率差分平均値を算出し、異径率平均値から補正量として異径比率を求め、異径率差分平均値により異径率の離散度合いを判定する。
具体的には、異径率算出部４４は、前側左車輪７が異径と判定した回数を積算する左前輪異径判定回数積算値を「１」カウントアップする（ステップＳ１０２）。

次いで、異径率算出部４４は、前側左車輪速検出センサ３６が検出した前側左車輪速を、前側右車輪速検出センサ３７が検出した前側右車輪速で割った値を左前輪異径率瞬時値として算出し（ステップＳ１０３）、左前輪異径率瞬時値を積算する左前輪異径率瞬時値積算値に今回の左前輪異径率瞬時値を加算する（ステップＳ１０４）。
次いで、異径率算出部４４は、ステップＳ１０４で算出した左前輪異径率瞬時値積算値を、ステップＳ１０２で算出した左前輪異径判定回数積算値で割った値を左前輪異径率平均値とし、前回までの値を更新する（ステップＳ１０５）。

次いで、異径率算出部４４は、ステップＳ１０５で算出した左前輪異径率平均値からステップＳ１０３で算出した今回の異径率瞬時値を引いた値の絶対値を左前輪異径率差分瞬時値として算出し（ステップＳ１０６）、左前輪異径率差分瞬時値を積算する左前輪異径率差分瞬時値積算値に今回の左前輪異径率差分瞬時値を加算する（ステップＳ１０７）。
次いで、異径率算出部４４は、ステップＳ１０６で算出した左前輪異径率差分瞬時値積算値を、ステップＳ１０２で算出した左前輪異径判定回数積算値で割った値を左前輪異径率差分平均値とし、前回までの値を更新する（ステップＳ１０８）。

次いで、異径率算出部４４は、１からステップＳ１０５で算出した左前輪異径率平均値を引いた値の絶対値を左前輪異径比率として算出する（ステップＳ１０９）。
ステップＳ１０１において、前側右車輪８が異径であると判定した場合、異径率算出部４４は、ステップＳ１０２からステップＳ１０９と同様の処理を前側右車輪８について実行して、異径比率と異径率差分平均値を算出する。

すなわち、異径率算出部４４は、前側右車輪８が異径と判定した回数を積算する右前輪異径判定回数積算値を「１」カウントアップし（ステップＳ１１０）、前側右車輪速を前側左車輪速で割って右前輪異径率瞬時値を算出し（ステップＳ１１１）、右前輪異径率瞬時値積算値に今回の値を加算し（ステップＳ１１２）、右前輪異径率瞬時値積算値を右前輪異径判定回数積算値で割った値を右前輪異径率平均値として前回までの値を更新する（ステップＳ１１３）。

次いで、異径率算出部４４は、右前輪異径率平均値から今回の右前輪異径率瞬時値を引いた値の絶対値を右前輪異径率差分瞬時値として算出し（ステップＳ１１４）、右前輪異径率差分瞬時値積算値に今回の値を加算し（ステップＳ１１５）、右前輪異径率差分瞬時値積算値を右前輪異径判定回数積算値で割った値を右前輪異径率差分平均値として前回までの値を更新し（ステップＳ１１６）、１から右前輪異径率平均値を引いた値の絶対値を右前輪異径比率として算出する（ステップＳ１１７）。

そしてこの後に、異径率算出部４４は、左前輪または右前輪の異径判定回数積算値（積算回数）が第１積算回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１８）。
左前輪および右前輪のどちらの積算回数も第１積算回数に満たないと判定した場合、左後輪および右後輪のどちらも異径ではないとし、異径率算出部４４は、今回の処理を終了する。
ステップＳ１１８において、左前輪または右前輪の積算回数が第１積算回数以上と判定した場合、積算回数が第１積算回数以上となっている車輪を異径であるとし、異径率算出部４４は、これ以降の処理を積算回数が第１積算回数以上となっている車輪について実行する。

まず、異径率算出部４４は、異径とした車輪の異径率差分平均値が第１異径率差分平均値より小さいか否かにより異径率の離散度合いが補正を実施してよい程度かを判定する（ステップＳ１１９）。
異径率差分平均値が第１異径率差分平均値より小さいと判定した場合、異径率算出部４４は、上述実施形態と同様に車輪速補正部４６に補正対象の車輪の識別情報やその車輪の異径比率などの情報を入力して異径とした車輪の回転速度を補正し（ステップＳ７１）、記憶している積算値や平均値の値を全てゼロにリセットし（ステップＳ１２２）、今回の処理を終了する。

ステップＳ１１９において、異径率差分平均値が第１異径率差分平均値以上と判定した場合、異径率算出部４４は、異径とした車輪の異径率差分平均値が第２異径率差分平均値より大きいか否かにより異径率の離散度合いが補正できない程度かを判定する（ステップＳ１２０）。
異径率差分平均値が第２異径率差分平均値より大きいと判定した場合、異径率算出部４４は、記憶している積算値や平均値の値を全てゼロにリセットし（ステップＳ１２２）、今回の処理を終了する。

ステップＳ１２０において、異径率差分平均値が第２異径率差分平均値以下と判定した場合、異径率算出部４４は、異径とした車輪の異径の判定回数の積算値が第２積算回数以上か否かを判定する（ステップＳ１２１）。
積算回数が第２積算回数以上であると判定した場合、異径率算出部４４は、記憶している積算値や平均値の値を全てゼロにリセットし（ステップＳ１２２）、今回の処理を終了する。

ステップＳ１２１において、積算回数が第２積算回数に満たないと判定した場合、離散度合いの経過を見るため、記憶している値のリセットは行わず今回の処理は終了する。
したがって、各車輪の回転速度から前輪左右の車輪の異径率を算出し、その異径率に基づいて異径な車輪を判定し、算出した異径率に基づいて異径な車輪の回転速度を補正しているので、補正された回転速度で操舵角の推定を行うことができ、推定操舵角の誤差を抑えることができる。

なお、後輪の異径判定と補正の処理と前輪の異径判定と補正の処理とで実施形態を分けて説明したが、後輪の処理も前輪の処理も実行するようにしてもよい。
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

７ 前側左車輪
８ 前側右車輪
１５ 後側左車輪
１６ 後側右車輪
１７ 車両用制御装置
２５ エンジン制御装置
２６ トランスミッション制御装置
２７ アンチロックブレーキ制御装置
２８ 電動パワーステアリング制御装置
３６ 前側左車輪速検出センサ
３７ 前側右車輪速検出センサ
３８ 後側左車輪速検出センサ
３９ 後側右車輪速検出センサ
４３ 推定操舵角計算部
４４ 異径率算出部
４５ 旋回判定部
４６ 車輪速補正部

Claims (1)

1. 前側左車輪の回転速度を検出する前側左車輪速検出部と、
   前側右車輪の回転速度を検出する前側右車輪速検出部と、
   後側左車輪の回転速度を検出する後側左車輪速検出部と、
   後側右車輪の回転速度を検出する後側右車輪速検出部と、を備える車両に搭載され、
   前側または後側の左右の車輪の回転速度に基づいて操舵角を推定する推定操舵角計算部を備える操舵角推定装置であって、
   前記前後左右の各車輪の回転速度に基づいて異径率を算出して異径な車輪を判定する異径率算出部と、
   前記異径率算出部が算出した異径率に基づいて前記異径な車輪の回転速度を補正する車輪速補正部と、を備え、
   前記異径率算出部は、予め設定された時間間隔で前記異径率の算出を行い、前記前後左右の各車輪が異径であると判定した回数をカウントし、前記カウントの値が予め設定された値以上となり、前記異径率の離散度合いが予め設定された値より小さい場合、前記車輪速補正部により前記異径率の平均値を用いて異径な車輪の回転速度を補正することを特徴とする車両の操舵角推定装置。

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